远距离传输无源光网络的拓扑优化研究

【摘要】通信网络技术的发展日新月异,面对目前我国正经历着由第三代通信网络(3G)向第四代通信网络(4G)升级的崭新时期,面对“最后一英里”接入瓶颈和光纤到户(FTTx)需求带来的挑战,以及未来面向云计算的网络平台建设需求,国务院于2013年8月提出了“宽带中国”战略以加强战略引导和系统部署。现阶段无源光网络(PON)是主流的光网络接入技术,传统PON存在用户载量小,传输距离有限,网络运维成本高等一系列问题。下一代PON(NG-PON)被业界认为是实现“宽带中国”战略促进我国宽带网络建设的最佳光网络技术之一。本文针对远距离传输PON(LRPON)这一NG-PON最具前景的光网络技术与架构方案,深入研究其网络部署与拓扑优化问题。主要工作分为如下几方面：首先,本文深入研究了LRPON的树型(tree-and-branch)和环星型(ring-and-spur)拓扑结构特点,基于LRPON两种拓扑部署规划方案的问题描述,对LRPON树型拓扑部署(LTO-T)与LRPON环星型拓扑部署(LTO-R)进行数学建模。在(LTO-T)建模中,我们引入“流”的思想来约束光纤连接路径的完整性和唯一性。在(LTO-R)建模中,我们通过“双流控”的思想,实现光分差复用器(OADM)选址与环形部署问题的联合求解。其次,我们应用线性优化求解器Gurobi分别对(LTO-T)模型与(LTO-R)模型进行线性规划求解,对模型进行验证,同时通过仿真实验与案例分析对比两种方案对网络部署成本和网络性能带来的影响。最后,为解决问题(LTO-T)模型复杂度过高的问题,针对大规模LRPON部署规划,我们提出一种新式快速启发式逆向搜索(FBS)算法以实现其快速部署求解。通过仿真实验与案例分析,结果显示FBS算法相对于问题(LTO-T)模型求解能够有效降低运算的复杂度,从而大大提高了工程计算的效率,缩短运算时间,且FBS算法优化结果与(LTO-T)模型获得的最优解相比,其目标值误差不超过10%。
【作者】董杰；
【导师】林彬；孟卫平；
【作者基本信息】大连海事大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】无源光网络；拓扑优化；流；整数线性规划；启发式算法；

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